15直流電動機的運行原理課件

§1-5

直流電動機的運行原理轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，就有電樞電動勢產(chǎn)生。但電動勢Ea與電流方向Ia相反，故又叫反電勢。直流電動機的電動勢平衡方程式為：一、直流電動機的基本方程式1、電動勢平衡方程式

U＝Ea

＋

IaRa?？梢姡琔>Ea。根據(jù)Ea=Cen，則轉(zhuǎn)速公式：勵磁回路的電壓方程式：U=Ifrf?！睢?§1-5直流電動機的運行原理轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，§1-5直流電動機的運行原理電動機產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T減去空載阻力轉(zhuǎn)矩T0，就是電動機從軸上輸出的機械轉(zhuǎn)矩T2（負(fù)載轉(zhuǎn)矩）

。故有：

T=T0+T2=TZ

式中，TZ=T2+T0為總負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則電樞電流公式：2、轉(zhuǎn)矩平衡方程式空載（T2=0）時電樞電流：理想空載（TZ=0）時的電樞電流為零。2§1-5直流電動機的運行原理電動機產(chǎn)生的§1-5直流電動機的運行原理3、功率平衡方程式由U=Ea+IaRa，等號兩邊同乘以Ia

，得

UIa=EaIa+Ia2Ra，因I=Ia+If

，故

UI=EaIa+Ia2Ra+UIf

即輸入功率

P1=PM+pcua+pcuf其中，pcua—電樞回路銅耗，pcuf—勵磁損耗而電磁功率PM=P2+（pFe+pΩ+pΔ）

=P2+p0其中，pFe—鐵耗，pΩ—機械損耗，pΔ

—附加損耗，空載損耗

p0=T0Ω；輸出功率

P2=T2Ω因此 P1=P2+pcua+pcuf+pFe+pΩ+pΔ=P2+Σp式中，Σp為總損耗。☆3§1-5直流電動機的運行原理3、功率平衡方程式由U=§1-5直流電動機的運行原理5、電機效率：4、電動機功率流程圖☆4§1-5直流電動機的運行原理5、電機效率：4、電動機功率§1-5直流電動機的運行原理補例1：他勵直流電動機，PN=13kw，UN=220V，IN=69.5A，nN=1500r/min，電樞電阻Ra=0.28，額定勵磁電壓110V，勵磁回路電阻142。P△=130W；電動機在額定狀態(tài)下運行，試求：（1）額定勵磁電流；勵磁銅損耗；（2）電樞回路銅損耗；空載損耗；（3）額定電磁轉(zhuǎn)矩、輸出轉(zhuǎn)矩及空載轉(zhuǎn)矩。解：1）額定勵磁電流：勵磁銅損耗：2）電樞回路銅損耗：5§1-5直流電動機的運行原理補例1：他勵直流電動機，PN§1-5直流電動機的運行原理3）額定電磁轉(zhuǎn)矩：輸出轉(zhuǎn)矩：空載轉(zhuǎn)矩：空載損耗：6§1-5直流電動機的運行原理3）額定電磁轉(zhuǎn)矩：輸出轉(zhuǎn)矩：§1-5直流電動機的運行原理工作特性：在一定條件下，n，T，η分別隨P2

或Ia變化的規(guī)律。二、直流電動機的工作特性（1）轉(zhuǎn)速特性n=f(Ia)

1、他勵（并勵）直流電動機的工作特性式中，n0為理想空載轉(zhuǎn)速。對他勵電機，可以認(rèn)為Ф為常數(shù)，n為直線，如圖。當(dāng)考慮電樞效應(yīng)時，Ф隨Ia增大而減小，因此轉(zhuǎn)速下降更少，甚至可能上翹?！?§1-5直流電動機的運行原理工作特性：在一§1-5直流電動機的運行原理（2）轉(zhuǎn)矩特性指U=UN，If=IfN，

R=0時，T=f(Ia)

的關(guān)系:（3）效率特性指U=UN，If=IfN，

R=0時，η＝f(Ia)的關(guān)系:式中：

p不變是直流電機的不變損耗，

p不變＝pFe

+pΩ+p△+pcuf

p可變是

直流電機的可變損耗，p可變＝pcuaΣp8§1-5直流電動機的運行原理（2）轉(zhuǎn)矩特性指U=UN§1-5直流電動機的運行原理當(dāng)p可變＝p不變時，η=ηmax=ηN

。此時Σp=2·p可變=2·IN2

·Ra=UN

·IN－PN，故：

UN

·IN－PNＲa=——————

2·IN2

☆9§1-5直流電動機的運行原理當(dāng)p可變＝p不變時，η=串勵直流電動機的電樞電流等于勵磁電流，又等于負(fù)載電流，即Ia=If=I，因此磁通的大小與負(fù)載大小有關(guān)。

這里略去磁路飽和及電樞反應(yīng)，則φ=KfIa，Kf為常數(shù)，φ將隨Ia成正比變化。

一、轉(zhuǎn)速特性：串勵電動機的轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而急劇下降－屬于軟特性?！?-5直流電動機的運行原理2、串勵直流電動機的工作特性二、轉(zhuǎn)矩特性：把φ=KfIa代入T=ＣＭφIa，得：T∝Ia2

☆10串勵直流電動機的電樞電流等于勵磁電流，又等于§1-5直流電動機的運行原理他勵電機工作特性串勵電機工作特性11§1-5直流電動機的運行原理他勵電機工作特性串勵電機工作§1-5直流電動機的運行原理三、結(jié)論（1）不允許空載（或輕載）起動及運行串勵直流電動機；（2）串勵直流電動機的起動轉(zhuǎn)矩較大Tst∝Ist2

；12§1-5直流電動機的運行原理三、結(jié)論12§1-5直流電動機的運行原理3、復(fù)勵直流電動機的工作特性復(fù)勵直流電動機既有并勵繞組，又有串勵繞組，當(dāng)并勵與串勵繞組產(chǎn)生的磁勢極性相同時，稱為積復(fù)勵；當(dāng)并勵與串勵繞組產(chǎn)生的磁勢極性相反時，稱為差復(fù)勵，差復(fù)勵在實際應(yīng)用中很少。積復(fù)勵在理想空載時，電樞電流為零，主磁通Φ0由并勵繞組產(chǎn)生，故存在理想空載轉(zhuǎn)速，為：，不會出現(xiàn)“飛車”危險；當(dāng)負(fù)載增大時，電樞電流增大，總磁通隨之增大，使轉(zhuǎn)速比并勵下降更多。積復(fù)勵電動機總勵磁磁動勢：差復(fù)勵電動機總勵磁磁動勢：13§1-5直流電動機的運行原理3、復(fù)勵直流電動機的工作特性P26例1-3：并勵直流電動機：PN=96KW，UN=440V，IN=255A，IFN=5A，nN=500R/MIN，RA=0.078Ω，電樞反應(yīng)忽略不計。（1）額定輸出轉(zhuǎn)矩TN和電磁轉(zhuǎn)矩T；（2）理想空載轉(zhuǎn)速n0和實際空載轉(zhuǎn)速n0’；（3）電樞回路串入電阻RΩ=0.122Ω，求串入初瞬的電樞電流和轉(zhuǎn)速。（4）保持額定運行時的總負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，則串入電阻RΩ=0.122Ω而穩(wěn)定后的電樞電流與轉(zhuǎn)速為多少？§1-5直流電動機的運行原理14P26例1-3：并勵直流電動機：PN=96KW，UN=44§1-5直流電動機的運行原理解：1）輸出轉(zhuǎn)矩：電磁轉(zhuǎn)矩額定電樞電流電動勢常數(shù)轉(zhuǎn)距常數(shù)或：15§1-5直流電動機的運行原理解：1）輸出轉(zhuǎn)矩：電磁轉(zhuǎn)矩額§1-5直流電動機的運行原理2）理想空載轉(zhuǎn)速：3）電阻串入瞬間轉(zhuǎn)速：實際空載轉(zhuǎn)速：電阻串入瞬間電流：16§1-5直流電動機的運行原理2）理想空載轉(zhuǎn)速：3）電阻串§1-5直流電動機的運行原理4）電樞電流：

由于負(fù)載轉(zhuǎn)距及勵磁不變，所以：穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速：或反電動勢：17§1-5直流電動機的運行原理4）電樞電流：穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速：或§1-5直流電動機的運行原理補例2：并勵直流電動機，PN=30kw，UN=220V，IN=158A，nN=1000r/min，電樞電阻Ra=0.11，勵磁回路電阻44；忽略附加損耗和電樞反應(yīng)；電動機在額定狀態(tài)下運行，試求：（1）輸出轉(zhuǎn)矩；（2）額定電磁轉(zhuǎn)矩；（3）額定效率；（4）空載損耗及空載轉(zhuǎn)矩；（5）理想空載轉(zhuǎn)速和實際空載轉(zhuǎn)速解：1）輸出轉(zhuǎn)矩：2）額定電磁轉(zhuǎn)矩18§1-5直流電動機的運行原理補例2：并勵直流電動機，PN§1-5直流電動機的運行原理或：3）額定效率：4）空載損耗及空載轉(zhuǎn)矩：19§1-5直流電動機的運行原理或：3）額定效率：4）空載損§1-5直流電動機的運行原理5）實際空載轉(zhuǎn)速：理想空載轉(zhuǎn)速：20§1-5直流電動機的運行原理5）實際空載轉(zhuǎn)速：理想空載轉(zhuǎn)思考題：P34-3521思考題：P34-3521§1-5

直流電動機的運行原理轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，就有電樞電動勢產(chǎn)生。但電動勢Ea與電流方向Ia相反，故又叫反電勢。直流電動機的電動勢平衡方程式為：一、直流電動機的基本方程式1、電動勢平衡方程式

U＝Ea

＋

IaRa。可見，U>Ea。根據(jù)Ea=Cen，則轉(zhuǎn)速公式：勵磁回路的電壓方程式：U=Ifrf?！睢?2§1-5直流電動機的運行原理轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，§1-5直流電動機的運行原理電動機產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T減去空載阻力轉(zhuǎn)矩T0，就是電動機從軸上輸出的機械轉(zhuǎn)矩T2（負(fù)載轉(zhuǎn)矩）

。故有：

T=T0+T2=TZ

式中，TZ=T2+T0為總負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則電樞電流公式：2、轉(zhuǎn)矩平衡方程式空載（T2=0）時電樞電流：理想空載（TZ=0）時的電樞電流為零。23§1-5直流電動機的運行原理電動機產(chǎn)生的§1-5直流電動機的運行原理3、功率平衡方程式由U=Ea+IaRa，等號兩邊同乘以Ia

，得

UIa=EaIa+Ia2Ra，因I=Ia+If

，故

UI=EaIa+Ia2Ra+UIf

即輸入功率

P1=PM+pcua+pcuf其中，pcua—電樞回路銅耗，pcuf—勵磁損耗而電磁功率PM=P2+（pFe+pΩ+pΔ）

=P2+p0其中，pFe—鐵耗，pΩ—機械損耗，pΔ

—附加損耗，空載損耗

p0=T0Ω；輸出功率

P2=T2Ω因此 P1=P2+pcua+pcuf+pFe+pΩ+pΔ=P2+Σp式中，Σp為總損耗?！?4§1-5直流電動機的運行原理3、功率平衡方程式由U=§1-5直流電動機的運行原理5、電機效率：4、電動機功率流程圖☆25§1-5直流電動機的運行原理5、電機效率：4、電動機功率§1-5直流電動機的運行原理補例1：他勵直流電動機，PN=13kw，UN=220V，IN=69.5A，nN=1500r/min，電樞電阻Ra=0.28，額定勵磁電壓110V，勵磁回路電阻142。P△=130W；電動機在額定狀態(tài)下運行，試求：（1）額定勵磁電流；勵磁銅損耗；（2）電樞回路銅損耗；空載損耗；（3）額定電磁轉(zhuǎn)矩、輸出轉(zhuǎn)矩及空載轉(zhuǎn)矩。解：1）額定勵磁電流：勵磁銅損耗：2）電樞回路銅損耗：26§1-5直流電動機的運行原理補例1：他勵直流電動機，PN§1-5直流電動機的運行原理3）額定電磁轉(zhuǎn)矩：輸出轉(zhuǎn)矩：空載轉(zhuǎn)矩：空載損耗：27§1-5直流電動機的運行原理3）額定電磁轉(zhuǎn)矩：輸出轉(zhuǎn)矩：§1-5直流電動機的運行原理工作特性：在一定條件下，n，T，η分別隨P2

或Ia變化的規(guī)律。二、直流電動機的工作特性（1）轉(zhuǎn)速特性n=f(Ia)

1、他勵（并勵）直流電動機的工作特性式中，n0為理想空載轉(zhuǎn)速。對他勵電機，可以認(rèn)為Ф為常數(shù)，n為直線，如圖。當(dāng)考慮電樞效應(yīng)時，Ф隨Ia增大而減小，因此轉(zhuǎn)速下降更少，甚至可能上翹。☆28§1-5直流電動機的運行原理工作特性：在一§1-5直流電動機的運行原理（2）轉(zhuǎn)矩特性指U=UN，If=IfN，

R=0時，T=f(Ia)

的關(guān)系:（3）效率特性指U=UN，If=IfN，

R=0時，η＝f(Ia)的關(guān)系:式中：

p不變是直流電機的不變損耗，

p不變＝pFe

+pΩ+p△+pcuf

p可變是

直流電機的可變損耗，p可變＝pcuaΣp29§1-5直流電動機的運行原理（2）轉(zhuǎn)矩特性指U=UN§1-5直流電動機的運行原理當(dāng)p可變＝p不變時，η=ηmax=ηN

。此時Σp=2·p可變=2·IN2

·Ra=UN

·IN－PN，故：

UN

·IN－PNＲa=——————

2·IN2

☆30§1-5直流電動機的運行原理當(dāng)p可變＝p不變時，η=串勵直流電動機的電樞電流等于勵磁電流，又等于負(fù)載電流，即Ia=If=I，因此磁通的大小與負(fù)載大小有關(guān)。

這里略去磁路飽和及電樞反應(yīng)，則φ=KfIa，Kf為常數(shù)，φ將隨Ia成正比變化。

一、轉(zhuǎn)速特性：串勵電動機的轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而急劇下降－屬于軟特性?！?-5直流電動機的運行原理2、串勵直流電動機的工作特性二、轉(zhuǎn)矩特性：把φ=KfIa代入T=ＣＭφIa，得：T∝Ia2

☆31串勵直流電動機的電樞電流等于勵磁電流，又等于§1-5直流電動機的運行原理他勵電機工作特性串勵電機工作特性32§1-5直流電動機的運行原理他勵電機工作特性串勵電機工作§1-5直流電動機的運行原理三、結(jié)論（1）不允許空載（或輕載）起動及運行串勵直流電動機；（2）串勵直流電動機的起動轉(zhuǎn)矩較大Tst∝Ist2

；33§1-5直流電動機的運行原理三、結(jié)論12§1-5直流電動機的運行原理3、復(fù)勵直流電動機的工作特性復(fù)勵直流電動機既有并勵繞組，又有串勵繞組，當(dāng)并勵與串勵繞組產(chǎn)生的磁勢極性相同時，稱為積復(fù)勵；當(dāng)并勵與串勵繞組產(chǎn)生的磁勢極性相反時，稱為差復(fù)勵，差復(fù)勵在實際應(yīng)用中很少。積復(fù)勵在理想空載時，電樞電流為零，主磁通Φ0由并勵繞組產(chǎn)生，故存在理想空載轉(zhuǎn)速，為：，不會出現(xiàn)“飛車”危險；當(dāng)負(fù)載增大時，電樞電流增大，總磁通隨之增大，使轉(zhuǎn)速比并勵下降更多。積復(fù)勵電動機總勵磁磁動勢：差復(fù)勵電動機總勵磁磁動勢：34§1-5直流電動機的運行原理3、復(fù)勵直流電動機的工作特性P26例1-3：并勵直流電動機：PN=96KW，UN=440V，IN=255A，IFN=5A，nN=500R/MIN，RA=0.078Ω，電樞反應(yīng)忽略不計。（1）額定輸出轉(zhuǎn)矩TN和電磁轉(zhuǎn)矩T；（2）理想空載轉(zhuǎn)速n0和實際空載轉(zhuǎn)速n0’；（3）電樞回路串入電阻RΩ=0.122Ω，求串入初瞬的電樞電流和轉(zhuǎn)速。（4）保持額定運行時的總負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，則串入電阻R